SE536693C2 - Säkerhetssystem för ett fordon för att undvika kollision medobjekt, och en metod i samband med säkerhetssystemet - Google Patents

Description

25 30 536 693 insamlade information kan fordonets framtida körväg beräknas och beslut tas hur en kollision skall undvikas, t.ex. genom en undanmanöver.

I artikeln "Anticollision system PRORETA with automatic braking and steering” (M.

Schorn, U. Stählin (2008), Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility, 46:S1, pp. 683-694) diskuteras metoder och resultat för att undvika kollisioner där förarassisterade system beskrivs med automatisk objektdetektering, prediktering av körväg, och kontrollerad bromsning och styrning.

Objekten detekteras genom att utnyttja indata från LlDAR (Light Detection and Ranging) detektering och videokamerabilder som visar positionen, storleken och hastigheten för objektet framför fordonet. En predikterad körväg beräknas i beroende av avståndet, fordonets svängradie och skillnaden i hastighet mellan fordonet och objektet. Automatisk bromsning realiseras med en elektorhydraulisk broms och automatisk styrning realiseras med en aktiv styrning av framhjulen. Det beskrivs också metoder för att bedöma om bromsning eller styrning, eller bådadera, skall ske för att undvika att kollidera med objektet.

Ett system där man utnyttjar förarens reflexer beskrivs i DE-102007016799 som beskriver en metod för ett fordon för att undvika hinder genom att skapa en hastig rotation av ratten utan att påverka hjulens riktning. Därigenom triggas förarens reflex och föraren själv styr undan fordonet åt motsatt håll. Den hastiga rotationen av ratten sker alltså i motsatt riktning till önskad undanmanöver.

I vissa situationer kommer en automatisk nödbromsning av fordonet inte att räcka för att undvika en kollision, till exempel om det egna fordonets hastighet är för hög och sträckan till objektet för kort för att hinna bromsa till stillastående.

Istället kan en automatisk undanmanöver med hjälp av en aktiv styrning av fordonet vara fördelaktig. För fordon utrustade med sådana system är det viktigt att låta föraren ta över kontrollen över fordonet så fort som möjligt efter det att ett automatiskt styringrepp för att genomföra undanmanövern har gjorts.

Det finns ett önskemål att ytterligare öka säkerheten för fordon i samband med utnyttjandet av automatiskt genererade undanmanövrar för att undvika kollision med 10 15 20 25 30 536 693 ett objekt som dyker upp framför fordonet, men att samtidigt låta föraren så långt det går aktivt styra fordonet. Syftet med uppfinningen är således att ange ett förbättrat system och metod som åstadkommer detta.

Sammanfattninq av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen definierad av de oberoende patentkraven.

Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven.

Enligt en utföringsform av uppfinningen realiseras uppfinningen enligt följande: 1. Styrsystemet överlagrar en styrvinkel sådan att fordonets framhjul styrs åt det håll undanmanövern skall utföras, dvs. styrsystemet påbörjar undanmanövern.

Detta medför ett rattmoment på ratten åt andra hållet, dvs. föraren upplever att ratten styr fordonet mot objektet istället. Rattmomentet som genereras åt ”fel” håll är en konsekvens av konstruktionen av styrsystemet. 2. Detta rattmoment åt ”fel” håll aktiverar förarens reflex som innebär att föraren försöker undvika kollision, dvs. påför ett rattmoment åt ”rätt” håll, dvs. reflexen att styra bilen åt samma håll som det aktiva styrsystemet har påbörjat undanmanövern. 3. Styrningens ingripande triggar föraren att utföra en undanmanöver. Det automatiska styrsystemet går bara in i början av undanmanövern, i storleksordningen maximalt en sekund, och tar över kontrollen. Detta innebär att när föraren reagerar och styr åt rätt håll tar han/hon åter över kontrollen över fordonet.

En fördel med uppfinningen är att fordonet automatiskt styrs så att det hindrande objektet undviks, och att föraren triggas att reagera så att ett vridmoment påförs ratten av föraren som understödjer den automatiskt genererade girningen och samtidigt återtar föraren ansvaret över fordonet. 10 15 20 25 30 536 693 Kort ritninqsbeskrivninq Figur 1 är ett schematiskt blockdiagram som illusterar föreliggande uppfinning.

Figur 2 är ett flödesschema som illustrerar metoden enligt uppfinningen.

Figur 3 är ett flödesschema som illustrerar en utföringsform av metoden enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivninlav föredragna utförinqsformer av uppfinningen Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurerna.

Figur 1 visar ett schematiskt blockdiagram som illustrerar uppfinningen som omfattar ett säkerhetssystem 2 för ett fordon innefattande en övervakningsanordning 4 anpassad att detektera ett objekt 6 i anslutning till fordonet och att avge en indikeringssignal 8 i beroende av det detekterade objektet 6. Fordonet kan vara en lastbil eller en buss, men systemet är även tillämpbart för personbilar. Övervakningsanordningen är exempelvis framåtriktade kameror, till exempel av CCD- typ, LIDAR-system, och andra liknande system som kan detektera objekt framför fordonet. Ytterligare exempel på lämpliga system som kan fungera som övervakningsanordning har givits i den kända tekniken som diskuterades i bakgrundsdelen av beskrivningen. lndikeringssignalen 8 innefattar objektinformation bland annat avseende riktning och avstånd till objektet.

Vidare innefattar säkerhetssystemet en hjulstyrningsenhet 10 anpassad att påverka fordonets hjulstyrning i beroende av en första styrsignal 12 genom att ändra riktningen för fordonet hjul 13, dvs. att styra fordonet, en rattstyrningsenhet 14 anpassad att påföra ett vridande moment på fordonets ratt 16 under en förutbestämd tid i beroende av en andra styrsignal 18.

Säkerhetssystemet 2 innefattar dessutom en analysenhet 20 anpassad att ta emot lndikeringssignalen 8 och även en uppsättning fordonsparameterar 22 som bland annat innehåller information om fordonets hastighet. Analysenheten 20 är vidare anpassad att analysera lndikeringssignalen 8 med avseende på riktning och avstånd 10 15 20 25 30 536 693 till objektet 6 och med hänsyn till nämnda uppsättning fordonsparametrar 22 för att bestämma om fordonet riskerar kollidera med objektet 6.

Analysen av indikeringssignalen och uppsättningen fordonsparametrar sker exempelvis på sådant sätt som beskrivits ovan i bakgrundsdelen av beskrivningen.

Om resultatet av analysen visar att fordonet riskerar att kollidera med objektet 6 är analysenheten 20 anpassad att generera en första styrsignal 12 som innebär att hjulstyrningsenheten 10 ändrar riktningen för fordonet så att objektet 6 undviks, och att generera, väsentligen samtidigt med den första styrsignalen 12, en andra styrsignal 18 som innebär att rattstyrningsenheten 14 påför ett vridande moment på ratten 16, under en förutbestämd tid, i en riktning sådan att rattrörelsen innebär att föraren upplever att fordonet styr mot objektet 6.

Det vridande momentet som påförs ratten är således i en motsatt riktning som en rattrörelse som skulle medföra att objektet undviks.

Företrädesvis är tiden som den automatiska styrningen pågår tidsbegränsad, exempelvis till en tid i storleksordningen en sekund.

Enligt en utföringsform innebär det vridande momentet en vridning av ratten som mest en förutbestämd vinkel, 5 grader. Och, den förutbestämda tiden är företrädesvis som längst 0,5 sekunder, och mera föredraget kortare än 0,2 sekunder.

Enligt en utföringsform är hjulstyrningsenheten och rattstyrningsenheten anpassade att fungera oberoende av varandra, vilket till exempel innebär att hjulstyrningsenheten kan styras att påverka hjulen så att fordonet svänger till vänster och samtidigt som rattstyrningsenheten påför ratten ett vridande moment som skulle motsvara att fordonet svänger till höger.

Hjulstyrningsenheten och rattstyrningsenheten är naturligtvis anpassade att normalt samverka, dvs. en rattstyrning för att svänga i en viss riktning medför att hjulen påverkas att svänga så att fordonet svänger i denna riktning.

Enligt ytterligare en utföringsform är rattstyrningsenheten 14 anpassad att detektera ett vridande moment på ratten och avge en detektionssignal 19 till analysenheten 20 i 10 15 20 25 30 536 693 beroende därav. Om ett vridande moment detekteras efter att det vridande momentet påförts ratten och som är i en riktning så kollision med objektet undviks, är hjulstymingsenheten anpassad att styras av detta vridande moment, dvs. föraren tar över kontrollen och bidrar till undanmanövern.

Om man använder ett system med aktiv styrning med momentöverlagring som bland annat innebär att ratten vrider sig med systemets rörelse erhålles en motriktad kort rotation på ratten vilket medför att föraren reflexmässigt vrider tillbaka ratten och går med på rörelsen som den aktiva styrningen initierat för att undvika hindret.

Detta kan realiseras genom ett aktivt styrningssystem som fungerar med så kallad vinkelöverlagring, dvs. i styrkolonnen är till exempel en planetväxellåda installerad som är kopplad till en elmotor som kan ge en vinkelinsignal som överlagras på förarens rattvinkelinsignal. Undanmanövern triggas då av systemet men föraren utför manövern själv.

Ett exempel på en överlagringsstyrning för ett fordon beskrivs i EP-1754648 som avser en överlagringsanordning som kombinerar en rattvinkel från föraren med en andra styrvinkel från en annan enhet för att bilda en utgångsvinkel som sedan påverkar styrningen.

Uppfinningen avser även en metod för ett säkerhetssystem för ett fordon och denna metod kommer nu att beskrivas med hänvisning till flödesschemat visat i figur 2.

Säkerhetssystemet innefattar, såsom beskrivits ovan med hänvisning till figur 1, en övervakningsanordning anpassad att detektera ett objekt i anslutning till fordonet och att avge en indikeringssignal i beroende av det detekterade objektet. lndikeringssignalen innefattar objektinformation bland annat avseende riktning och avstånd till objektet. Säkerhetssystemet innefattar vidare en hjulstyrningsenhet anpassad att påverka fordonets hjulstyrning i beroende av en första styrsignal, en rattstyrningsenhet anpassad att påföra ett vridande moment på fordonets ratt under en förutbestämd tid i beroende av en andra styrsignal. Säkerhetssystemet innefattar 10 15 20 25 30 536 693 dessutom en analysenhet anpassad att ta emot nämnda indikeringssignal och en uppsättning fordonsparameterar som bland annat innehåller information om fordonets hastighet.

Metoden innefattar steget att A - analysera nämnda indikeringssignal med avseende på riktning och avstånd till objektet och med hänsyn till nämnda uppsättning fordonsparametrar för att bestämma om fordonet riskerar kollidera med objektet.

Om resultatet av analysen visar att fordonet riskerar att kollidera med objektet innefattar metoden stegen att: B - generera en första styrsignal som innebär att hjulstyrningsenheten ändrar riktningen för fordonet så att objektet undviks, och C - generera, väsentligen samtidigt med den första styrsignalen, en andra styrsignal som innebär att rattstyrningsenheten påför ett vridande moment på ratten, under en förutbestämd tid, i en riktning sådan att rattrörelsen innebär att föraren upplever att fordonet styr mot objektet.

Det vridande moment som påförs ratten i steg C innebär en vridning av ratten som mest en förutbestämd vinkel, 5 grader, och den förutbestämda tiden är företrädesvis som längst 0,5 sekunder, och mera föredraget som längst 0,2 sekunder.

Som nämnt ovan i samband med beskrivningen av säkerhetssystemet är hjulstyrningsenheten och rattstyrningsenheten anpassade att fungera oberoende av varandra.

Enligt en ytterligare utföringsform, som illustreras av flödesschemat i figur 3, är rattstyrningsenheten anpassad att detektera ett vridande moment på ratten, och om ett vridande moment detekteras efter steg C och som äri en riktning så kollision med objektet undviks, är hjulstyrningsenheten anpassad att styras av detta vridande moment. 536 693 Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsformer. Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas.

Utföringsforrnerna ovan skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (6)

10 15 20 25 30 536 693 Patentkrav

1. En metod för ett säkerhetssystem (2) för ett fordon innefattande en övervakningsanordning (4) anpassad att detektera ett objekt (6) i anslutning till fordonet och att avge en indikeringssignal (8) i beroende av det detekterade objektet (6) , varvid indikeringssignalen (8) innefattar objektinformation bland annat avseende riktning och avstånd till objektet, en hjulstyrningsenhet (10) anpassad att påverka fordonets hjulstyrning i beroende av en första styrsignal (12) , en rattstyrningsenhet (14) anpassad att påföra ett vridande moment på fordonets ratt (16) under en förutbestämd tid i en riktning sådan att rattrörelsen innebär att föraren upplever att fordonet styr mot objektet (6) i beroende av en andra styrsignal (18), säkerhetssystemet (2) innefattar vidare en analysenhet (20) anpassad att ta emot nämnda indikeringssignal (8) och en uppsättning fordonsparameterar (22) som bland annat innehåller information om fordonets hastighet, varvid metoden innefattar steget att A - analysera nämnda indikeringssignal (8) med avseende på riktning och avstånd till objektet (6) och med hänsyn till nämnda uppsättning fordonsparametrar (22) för att bestämma om fordonet riskerar kollidera med objektet (6), k ä n n e t e c k n at a v att om resultatet av analysen visar att fordonet riskerar att kollidera med objektet (6) innefattar metoden stegen att: B - generera, väsentligen samtidigt med den andra styrsignalen (18), den första styrsignalen (12) som innebär att hjulstyrningsenheten (10) ändrar riktningen för fordonet så att objektet (6) undviks, varvid nämnda vridande moment innebär en vridning av ratten (16) som mest en förutbestämd vinkel, 5 grader och varvid nämnda förutbestämda tid är som längst 0,5 sekunder.

2. Metoden enligt krav 1, varvid hjulstyrningsenheten (10) och rattstyrningsenheten ( 14) är anpassade att fungera oberoende av varandra.

3. Metoden enligt något av kraven 1-2, varvid rattstyrningsenheten (14) är anpassad att detektera ett vridande moment på ratten (16), och om ett vridande moment detekteras och som är i en riktning sä kollision med objektet (6) undviks, är hjulstyrningsenheten (10) anpassad att styras av detta vridande moment. 10 15 20 25 30 536 693

4. Ett säkerhetssystem (2) för ett fordon innefattande en övervakningsanordning (4) anpassad att detektera ett objekt (6) i anslutning till fordonet och att avge en indikeringssignal (8) i beroende av det detekterade objektet (6), varvid indikeringssignalen (8) innefattar objektinformation bland annat avseende riktning och avstånd till objektet, en hjulstyrningsenhet (10) anpassad att påverka fordonets hjulstyrning i beroende av en första styrsignal (12), en rattstyrningsenhet (14) anpassad att påföra ett vridande moment på fordonets ratt (16) under en förutbestämd tid i en riktning sådan att rattrörelsen innebär att föraren upplever att fordonet styr mot objektet (6) i beroende av en andra styrsignal (18), säkerhetssystemet (2) innefattar vidare en analysenhet (20) anpassad att ta emot nämnda indikeringssignal (8) och en uppsättning fordonsparameterar (22) som bland annat innehåller information om fordonets hastighet, och att analysenheten (20) vidare är anpassad att analysera nämnda indikeringssignal (8) med avseende på riktning och avstånd till objektet (6) och med hänsyn till nämnda uppsättning fordonsparametrar (22) för att bestämma om fordonet riskerar kollidera med objektet (6), k ä n n e t e c k n at a v att om resultatet av analysen visar att fordonet riskerar att kollidera med objektet (6) är analysenheten (20) anpassad att, väsentligen samtidigt med den andra styrsignalen (18), generera den första styrsignalen (12) som innebär att hjulstyrningsenheten (10) ändrar riktningen för fordonet så att objektet (6) undviks, varvid nämnda vridande moment innebär en vridning av ratten som mest en förutbestämd vinkel, 5 grader och varvid nämnda förutbestämda tid är som längst 0,5 sekunden

5. Säkerhetssystemet enligt krav 4, varvid hjulstyrningsenheten (10) och rattstyrningsenheten (14) är anpassade att fungera oberoende av varandra.

6. Säkerhetssystemet enligt något av kraven 4-5, rattstyrningsenheten (10) är anpassad att detektera ett vridande moment på ratten (16), och om ett vridande moment detekteras efter att det vridande momentet påförts ratten (16) och som är i en riktning så kollision med objektet (6) undviks, är hjulstyrningsenheten (10) anpassad att styras av detta vridande moment. 10